第五十四章 麥克斯韋“畫蛋“
中國唐代的吳道子有"畫聖"之稱,他十二歲開始學畫。傳說他初學畫時畫過許多雞蛋。歐洲文藝複興時代成為"畫壇三傑"之一的達·芬奇,小時候學畫也是從畫雞蛋開始的。這些故事說明"千裏之行,始於足下",要成就一番事業,必須打好基礎,練好基本功。下麵我們說一個物理學家麥克斯韋在小時候"畫蛋"的故事。
1845年的一天,十四歲的麥克斯韋由父親帶著來到愛丁堡皇家學會參加學術會議。會上,畫家葉海伊表演了用幾何作圖的方法畫橢圓,這次表演使麥其斯韋受到啟發。他心想,既然橢圓這個二次曲線能夠用簡單的方法畫出來,那麼用作圖方法能不能畫出複雜的"蛋形"來呢?在好奇心和求知欲的驅使下,麥克斯韋開始鑽研起來。不久,他找到了畫"蛋形"曲線的方法。接著又推導出"蛋形"曲線的數學表達式。
麥克斯韋的研究受到他父親的好友、愛丁堡大學數學教授福布施的重視,在教授的指導下,麥克斯韋將這一成果寫成論文,由於他年紀小,個子和講台差不多高,論文隻能由教授福布施代替他在學術會議上宣讀,這篇論文在《愛丁堡皇家學會學報》上發表了。十五歲的麥克斯韋因此獲得金質獎。
後來,人們把麥克斯韋"畫蛋"的故事用來啟發青少年要認真思考問題。
麥克斯韋習慣於用數形結合的思維方法處理問題,當一個問題可以用數學分析求解時,他總是再用幾何方法來思考;或者把幾何問題用數學分析的方法加以研究。當他讀到著名的物理學家法拉第的著作《電學實驗研究》時,立即被它吸引住了,法拉第為了形象地描述磁體周圍磁場的性質,引入了磁力線的概念和方法。麥克斯韋把磁力線想象成一連串的"漩渦",用數學分析的方法進行研究,建立它們的方程,得到電磁理論的數學模型。
麥其斯韋在皇家學院任教五年,1865年春,他辭去職務,一心撰寫專著。1873年,他的重要著作《論電和磁》出版了,這本書總結了他一生的研究成果。在這部著作中係統地總結了人類在十九世紀中葉對電磁現象的研究,建立起完整的電磁理論。這部著作的問世,在科學界曾轟動一時。
麥克斯韋的電磁理論,把電磁現象和光現象的本質統一起來了,完成了物理學的一次大綜合,這是十九世紀科學史上的一件大事。但在當時,書中用的數學方法比較深奧,具有高度的抽象性。同時,在很長一段時間裏還沒有發現電磁波。因此,支持他的理論的人寥寥無幾,懷疑和反對的意見卻鋪天蓋地。由此可見,能否證實有電磁波的存在成了檢驗麥克斯韋理論的關鍵。
麥克斯韋在四十歲以後生活充滿了不幸,他的學說沒有人理解,妻子久病不愈需要照顧。他主持講座,宣傳電磁理論,但講座辦得很冷落,空曠的階梯教室隻坐著兩名研究生。種種不順心的事使他過分焦慮和勞累,健康情況逐漸變壞。1879年11月5日因肺病離開人間。
真理終究是真理,在麥克斯韋去世9年後的1888年,德國物理學家赫茲進行了一係列實驗,發現了電磁波。這一發現,頓時轟動了科學界,麥克斯韋的電磁理論也因此得以確立。經過漫長歲月的考驗的真理,更顯示出它的創立者的科學預見性。在這時,麥克斯韋才被公認為"牛頓、法拉第以來最偉大的物理學家"。